大白菜細胞核基因互作雄性不育系選育繁殖制種技術的製作方法

2023-10-10 10:27:04 1

專利名稱：大白菜細胞核基因互作雄性不育系選育繁殖制種技術的製作方法
技術領域：
本發明屬於大白菜雜種優勢利用領域。
目前國內外大白菜雜優利用的主要途徑是自交不親和雄性不育兩用系。
1、自交不親和系日本從五十年代初期開始應用自交不親和系配製雜交種，近年日本育成的大白菜雜交種幾乎全部都是自交不親和系雜交種。國內，青島市農科所於一九六八年首先採用自交不親和系法育成了「青雜早豐」，此後自交不親和系逐漸成為國內大白菜雜優利用的主要途徑之一。自交不親和系法的缺點，一是雜種純度不理想，真雜種率不可能達到100%，二是自身繁殖困難，成本高。
2、雄性不育兩用系這是我國獨創的大白菜雜優利用方法。在一九七四年的全國蔬菜科研協作會議上，瀋陽農業大學、瀋陽市農科所、中國農科院、鄭州市蔬菜所同時發表了「大白菜雄性不育兩用系研究和利用的研究報告」，此後，雄性不育兩用系亦逐漸成為國內大白菜雜優利用的主要途徑之一。雄性不育兩用系的缺點是只有50%不育株率，制種時需加密定植母本行，隨之在開花前又必需拔除佔50%株數的可育株。
鑑於大白菜自交不親和系和雄性不育兩用系尚不盡理想，所以，一九七八年至一九八二年國家農業部曾組織全國大白菜雄性不育系攻關協作組，攻關協作組利用從法國和美國引進的具有蘿蔔細胞質和aa染色體組的雄性不育系Rone轉育大白菜不育系，但始終未能克服Rone的葉片黃化、密腺退化和雜種優勢不強的嚴重缺陷。此後，一九八七年黑龍江省園藝所鑑定了「王兆紅蘿蔔×白菜」遠緣雜交，回交育成的134大白菜胞質不育的育種材料，但該不育材料亦因葉片黃化尚不能用於生產。另據《四川農業科學》報導(1988年第五期)，成都市農科所育成大白菜「早皇白」雄性不育系，並育成不育系雜交種「六十天早」推廣應用。該不育系採用屬間遠緣雜交，回交育成不育株率雖達到97.56%。但不育性尚欠穩定。
本發明的目的是選育穩定不育株率達到100%的大白菜雄性不育系，並且配製出雜種優勢顯著，品質好，整齊一致的大白菜雜交種用於生產。
本發明是在長期研究大白菜雄性不育兩用系的過程中，從大白菜原始群體「7501」中發現了顯性不育基因Rf及其與顯性上位可育基因互作規律，並將育成的大白菜雄性不育兩用系區分為甲型兩用系和乙型兩用系的基礎上，通過甲型兩用系的不育株與乙型兩用系可育株系雜交，配製育成大白菜細胞核基因互作雄性不育系88A的。再用不育系88A作母本，用8401-1-2作父本，配製出大白菜雜交種F18801，具體選育、繁殖、制種方法如下1、從萬泉青邦大白菜生產田中選擇出自然不育株7501，經自然結實、姊妹交育成AB7501，其姊妹交後代育性呈1∶1分離，可育株自交後代育性不分離，將AB7501不育株為母本，自交系75-11-1為父本雜交，其後代育性呈1∶1分離，育成乙型兩用系AB8102;
2、先將AB7501做母本，75-11-1做父本雜交得到AB8102，另將AB7501做母本，7802-1-1-1做父本雜交得到7581，再將AB8102做母本，7581做父本雜交，雜交後代再自交，其後代育性呈3∶1分離，再進行姊妹交，其後代育性呈1∶1分離，相應父本自交，其後代育性呈3∶1分離，從而育成甲型兩用系AB158;
3、用甲型兩用系AB158的不育株做母本，用乙型兩用系AB8102可育株做父本雜交，其後代全部為雄性不育株，從而育成大白菜細胞核基因互作雄性不育系88A;
4、用不育系88A做母本，用自交系8410-1-2做父本，配製雜交種F18801。
大白菜細胞核基因互作雄性不育系的繁殖與制種程序如下
其繁殖制種的遺傳模式為
本發明的實體是大白菜細胞核基因互作雄性不育系「88A」和配製的雜交種F18801，具有如下優點1、不育率高不育系88A雄蕊嚴重退化，花葯瘦小呈乳白色，無花粉，具有100%的穩定不育株率，用其配製的雜交種其雜種率可達100%。
2、不育性狀穩定在瀋陽春季露地、冬季溫室及海南省冬季南繁條件下鑑定，不育株率仍達100%，不育性狀穩定。
3、制種產量高不育系88A的雄蕊完全正常，自然結實力強，制種畝產高達166斤。
4、產量高F18801經小區測產，比遼寧省統一對照「遼白一號」增產30.5%，且嘗口性好。
5、省工、成本低88A的繁殖容易，不必象自交不親和系繁殖那樣人工蕾期或化學處理。用88A配製雜交種，不必象大白菜雄性不育兩用系那樣加密定植母本行和在開花前拔除可育株。因此，可以顯著降低種子成本。
另外，本發明的大白菜細胞核基因互作雄性不育系88A克服了大白菜自交不親和系和雄性不育兩用系的缺點，將對大白菜以及具有相同染色體組的作物雜種優勢利用產生較大的推動作用。
本發明實施例如下本發明內容包括大白菜細胞核基因互作雄性不育性遺傳規律及不育系選育、繁殖、制種遺傳模式，不育系繁殖技術，不育系雜交制種技術。
一、細胞核基因互作雄性不育性遺傳規律及選育繁殖制種遺傳模式。
(一)大白菜細胞核顯性不育基因Rf的發現及「甲型兩用系」、「乙型兩用系」的簡單遺傳模式。
1976年春從「7501」群體中發現了9株自然不育株，其中一株編號為AB7501-01，經在「7501」群體中自然結實，進而育成了兩用系「AB7501」。從AB7501選育過程中的育性表現認識到「乙型兩用系」是客觀存在的。詳見表一
注表示姊妹交，數字前加「0」代表不育株，不加「0」者為可育株。
表一中由AB7501-01(自然不育自然結實群體)育成的兩用系AB7501-01-(01×1)-(04×4)(簡稱AB7501)的相應父本AB7501-01-(01×1)-4○未分離出不育株，不育株率為0/96＝0%，說明「AB7501」屬於「乙型兩用系」。
在育成「AB7501」之後，曾觀察過AB7501的三個一代雜種(F1)的育性分離情況，這三個F1的父本自交系均未分離過不育株。詳見表二
表一中「AB7501-01」的不育株率46/110＝42%，X2測驗符合1∶1，以及表二中三個F1的育性分離均符合1∶1，而其父本又均屬全可育自交系，看來「AB7501」的育性表現可以由顯性核不育基因控制來解釋。至此，以Ms代表核顯性可育基因，ms代表核隱性不育基因;以Rf代表核顯性不育基因，rf代表核隱性可育基因，則「甲型兩用系」和「乙型兩用系」的遺傳機制似可由下面遺傳模式來簡單表達甲型兩用系遺傳模式
乙型兩用系遺傳模式
(二)AB7501中不育株對「7501」群體隨機單株測交組合育性分離情況及其遺傳機制判斷為進一步弄清AB7501的育性遺傳機制，曾以AB7501中不育株為母本，對原始群體「7501」中的13株隨機單株進行了測交，其測交組合育性分離情況詳見表三
表三顯示，「7501」群體的13個隨機單株自交均未分離不育株，但它們對AB7501不育株的13個測交組合均分離出了不育株，經X2測驗，符合1∶1的有5個，複合3∶1的有5個，不育株比例偏小的有3個。上述情況，不僅表明AB7501中存在細胞核顯性不育基因Rf，而且育性分離1∶1、3∶1，組合的同時出現還表現AB7501中存細胞核顯性可育基因Ms，Ms對Rf具有上位作用，它能抑制Rf的表達。在Rf與Ms互作情況下，「甲型兩用系」和「乙型兩用系」的遺傳機制可由下述遺傳模式來表達「甲型兩用系」Rf、Ms互作遺傳模式
「乙型兩用系」Rf、Ms互作遺傳模式
(三)用「乙型兩用系」AB8102轉育成「甲型兩用系」，材料及其與「乙型兩用系」中可育株系測交結果。
AB8102是表二中「AB7501×75～11-1」，即「秋雜二號」白菜經姊妹交育成的「乙型兩用系」。在利用AB8102再轉育新兩用系時，於1986年獲得了〔AB8102×(AB7501×7802-1-1-1)-〕-1
，1987年觀察143株，其中可育株114株，不育株29株，X2測驗符號3∶1，根據(「甲乙兩用系」Rf、Ms互作遺傳模式，判斷其不育株基因型應為RfRfmsms。筆者)從探討細胞核基因互作雄性不育系的目的出發，當即以〔AB8102×(AB7501×7802-1-1-1)-〕-1
中11株不育株為母本與AB8102中可育株自交系統AB8102-1-7的5個單株和AB8102-1-13的5個單株進行了雙列測交，由於有的不育株花枝不足，實際上只收到76個測交組合，於1988年春進行了育性觀察，其結果詳見表四
由表四看出，1988年春觀察的76個測交組合，其中65個不育株率達到100%，其餘11個測交組合(有※者)亦接近100%不育株率，總體不育株率為1，957/1，975＝99.08%，可育株只佔0.92%。可能原因有二個(1)機械混雜，(2)生物學混雜。
76個測交組合中不育株的表型相同花蕾尖瘦，花絲短縮，花葯乳白色，瘦小不開裂，鏡檢無花粉。不育株雌蕊發育正常，自然結實平均每角結籽20.8粒。
以上情況表明，大白菜Rf、Ms基因互作下「甲型兩用系」的不育株與「乙型兩用系」的可育株系之雜交組合，不育株率可接近或達到100%，而且不育株自然結實正常，由此說明「大白菜細胞核基因工作雄性不育系」是可以做為「雄性不育系」用來配製雜交種用於生產的。
(四)大白菜細胞核基因互作雄性不育系繁殖及制種遺傳模式由上述Rf、Ms基因互作下「甲型兩用系」和「乙型兩用系」的遺傳模式出發，並76個測交組合的育性表現。提出「大白菜核基因互作雄性不育系」的繁殖及制種的遺傳模式如下
由於大白菜產品是營養體，所以式中雜交種的父本不要求具有恢復力。
(五)大白菜細胞核基因互作雄性不育性遺傳模式為便於利用Rf、Ms種質資源轉育染色體組2n＝20＝aa的大白菜(BrassicaPekinensis)、白菜(Brassicachinensis)、白菜型油菜(Brassicacampestris)等蔬菜作物和油菜作物的細胞核基因互作雄性不育性，初步提出大白菜細胞核基因互作雄性不育性遺傳模式如下
細胞核基因互作雄性不育性遺傳模式1、基因型系列RfRfMsMs+RfrfMsMs+rfrfMsMs+RfRfMsms+RfrfMsms+rfrfMsms+RfRfmsms-Rfrfmsms-rfrfmsms+2、RfRfmsms-與七種可育株基因型測交遺傳模式
※取5-8株自交
※取5-8株自交
※取5-8株自交
※取13-20株自交 13∶3 18.75%(-)1∶1甲型、1∶1類甲型、1∶1乙型、3∶1Ⅲ-61∶1乙型、5∶3近甲型、1∶1擬乙型、100%(-)A
※由此可區分甲型與擬甲型，乙型與擬乙型。
二、不育系繁殖技術(一)不育系88A特徵特性88A屬於直筒型大白菜，葉邦、葉片深綠色，舒心。生殖生長旺盛，株高可達1.5米。雄蕊嚴重退化，花葯瘦小呈乳白色，無花粉。雌蕊正常，每莢可結籽25粒左右，千粒重4克左右。
(二)保持系AB8102-1特徵特性植株形態與88A相同，但雄蕊完全正常。
(三)不育系88A繁制技術措施88A由甲型兩用系AB158的不育株與乙型兩用系的可育株系AB8102-1配製而成。
1、採種方式採用春育苗採種法。
2、播種期和條件當外界最低氣溫穩定高於-8℃時將種子播於薄膜冷床，人工單粒播種。
3、定植條件為嚴格防止非目的的交配，繁制88A應在網室內進行。於外界氣溫穩定高於-2℃時定植。
4、定植方法行距1.5尺，AB158定植株距0.8尺，AB8102-1定植株距1.2尺。AB158與AB8102-1行比為3∶1，AB8102-1兩測各留一條空壟做為人工輔助授粉時的步道。
5、拔除AB158中可育株;在AB158現蕾後，開花前，逐株檢查花蕾，識別出可育株並立即拔除，只留下AB158中不育株，並及時給不育株插杆綁架，防止倒伏。
6、人工授粉植株開花後，手持泡沫塑料塊(2-3釐米見方)，從AB8102-1花葯上沾取花粉授給AB158的不育株。
7、收穫從不育株上收穫種子，即88A種子。
三、不育系雜交制種技術大白菜不育系是具有100%不育株率的穩定系統。應用大白菜不育系配製雜交種時，只要在隔離區內將不育系做為母本與雜交種的父本按一定行比定植，則從不育系上收穫的種子100%都是雜交種。
(一)採種方式大白菜是低溫長日照作物，它在種子萌動後及以後的生長過程中，要求一定的低溫通過春化階段，長日照和適當高溫通過光照階段，而後才能開始花芽分化由營養生長時期轉入生殖生長時期。依照大白菜的這一生長發育特性，大白菜不育系雜交制種應採用薄膜冷床春育苗制種法。春育苗制種省籽、省工、技術簡單，容易掌握，一般畝產100-120斤。
(二)苗床規格和播種前的準備工作苗床地要在冬前做好準備，夾好風障，在風障內按寬1.8米，東西延長翻好床土，插好竹拱，一月末扣薄膜，蓋苫子，2月15日以前打好營養土塊等待播種。
為了培育壯苗，提高制種產量，最好採用營養土塊育苗，營養土成份要求不嚴格，以土坨不散為基本要求，一般是腐熟馬糞三份，隔年草炭三份，田土四份，另外每百斤床土加三兩複合肥細粉。
苗床面積一般以苗期營養面積2寸見方，每畝制種田育母本2700苗，育父本700苗計算，共需苗床面積15.1平方米，其中母本佔12平方米，父本佔3.1平方米，每畝制種約需1.8米寬的苗床(南北兩邊各留出3寸寬不播種)9.5延長米。
(三)播種時間及方法2月15日至2月25日為瀋陽地區播種適期，「88A×8410-1-2」先播父本、接著在三天內播完母本。播種時間不宜過早，尤其不可過晚。過早播種氣溫尚低，如遇寒潮可能凍床，甚至凍壞種籽，過晚播種則可能會因春化不足而影響花芽分化、抽苔晚，產量低。
塑料薄膜小拱棚育苗採種時，種苗從播種到定植大約55天-65天，苗床溫度管理適宜的情況下，種苗可以在苗床內自然通過春化階段，定植後可以順利的抽苔開花。
播種時一般先補足苗床底水，然後將少量種子倒入小碗內，人工手擺粒每個格中央放一粒飽滿種子，即「單粒播種」。「單粒播種」在播種時稍費人工，但出苗後不必間苗，同時，「單粒播種」具有出苗整齊，不易徒長，節省種子等優點。一般每畝制種育苗用種量，母本3200粒，父本800粒。
(四)苗床管理1、種苗生長發育特點大白菜是低溫長日照植物，它的種籽萌動後即可接受低溫作用開始春化階段的發育，種苗通過春化的有利溫度是0-7℃，0℃以下春化效果反而不好，且有凍害危險。
就溫度與光合作用和呼吸作用的關係來說;10℃以下的光合作用，呼吸作用都很弱，幼苗基本不生長;10-15℃光合作用加強，15-22℃光合作用迅速增強。光合作用最有利的溫度是20-22℃。在這個溫度下光照充足則幼苗生長茁壯，22-32℃光合作用下降，呼吸作用加強，種苗易徒長。
2、苗床管理幼苗出齊以後，力求白天溫度向22℃接近，切忌超過26℃，夜間嚴格控制在0-4℃之間，力求實際上既不受凍，又不超過7℃，當幼苗長出五片葉時，應看幼苗的大小及距定植的天數，以定植時秧苗有7-8片葉為標準，運用白天的溫度及肥、水管理措施，來控制幼苗的生長速度。夜間的溫度仍要控制在0-4℃，以促幼苗春化，這樣種株的花枝多，抽枝快而整齊，有利提高種子產量和質量。
(五)制種田的空間隔離條件大白菜是以蜜蜂為主的昆蟲傳粉的異花授粉植物，由於蜜蜂的活動力強，所以制種田與其它各種採種的白菜類作物的採種田要空間隔離1000米以上，在隔離區內生產栽培的小白菜，如發現有抽苔的，一定要在開花前拔除，必要時要在開花前全部收穫。
(六)定植1、定植時間瀋陽郊區定植適期為4月15-20日，先按「行比」定植父本，然後定植母本，定植前注意收聽天氣預報，當一個寒潮剛過後即抓緊時間定植。
2、定植行比所謂行比就是指制種田中的母本的行數比例。母本與父本行比以4∶1較合適。
3、定植行株距大白菜雄性不育系具有100%不育株率，定植時，母本、父本按同一株行距即可。
一般壟栽，行距1.7尺，株距1.2尺，每畝約需母本苗2200株，父本苗600株，肥地宜稀，薄地宜密。
4、定植方法為確保種苗成活和生長健壯，定植過程中，一定注意保護好土坨，儘量避免散坨，損傷根系。定植方法是，先後按距刨埯，穩坨，澆埯水，封埯，封埯時注意不要露出土坨，也不要埋住心葉。
地膜栽培制種增產效果顯著，一般可比露地栽培制種增產20-30%。
(七)田間管理苗床管理得正確，在定植時對幼苗已分化花芽，緩苗後很快就現蕾、抽苔、開花。一般從定植到開花只有30天左右，因此，開花前的這一段的管理是比較緊張的，也是田間管理的關鍵時期。
1、灌水定植後三天內要灌水一次緩苗水這次灌水對緩苗、發棵非常重要，灌水過晚容易引起幼苗老化，發棵差，側枝少，明顯影響制種產量。此後，在現蕾前不旱不澆水(中午葉片萎蔫是缺水錶現)。
當種株大部分現蕾並大部分抽苔2寸左右時，要及時灌水，對提早開花有明顯的作用。這次灌水以後，直到種籽定漿，一定要使土壤保持溼潤狀態，切忌乾旱，否則會導致嚴重減產。種籽定漿後到種莢開始變黃以前，要控制灌水，一般不旱不澆水，在遇大雨時要注意排澇，種莢開始變黃後，高溫、乾旱是促進成熟的理想條件，不要澆水。
2、施肥大白菜雜交制種的目的之一是獲得高額的種籽產量，定植前除施足農家肥以外，還要增施磷肥做底肥，一般每畝施80-100斤。現蕾抽苔時，心葉黃化是缺氮肥跡象，一經發現應儘快追肥，一般追尿素20斤左右，肥力較好地塊不必追肥。
在現蕾抽苔期間，根外噴施磷酸二氫鉀0.3%和硼肥對種子有明顯的增產作用，具體方法是在現蕾初期和發花前，結合打藥一起，間隔五天連續噴施二次0.25%的硼酸溶液和0.25%磷酸二氫鉀。有條件的單位應積極採用。
3、放蜂授粉大白菜是以蜜蜂為主的昆蟲傳粉的異花授粉作物，制種田母本都是雄性不育株，雖無花粉，但密腺正常，因而可以吸引蜜蜂等昆蟲採蜜，經昆蟲傳授父本花粉才能結實。傳粉昆蟲的活動量與種子產量關係很大，傳粉昆蟲不足，結籽則顯著減少，因此，開花授粉期一定要保證有足夠的傳粉昆蟲，一般每四畝制種應放養一箱蜜蜂。
4、防治害蟲大白菜開花結莢期的主要害蟲有蚜蟲、菜青蟲、小菜蛾、草地螟等，防治不利，可能造成種籽的嚴重減產，因此，要特別加強制種田的蟲害防治。
大白菜制種田，主要靠蜜蜂等昆蟲傳花粉進行雜交制種的，開花期打藥就會殺死傳粉昆蟲，因此，要千方百計避免花期噴化學農藥。
為了避免花期打藥，最好的方法是在定植後開花前針對上述的各種蟲害連續打藥3-4次。這個時期對各種蟲害防治越徹底，花期蟲子數量增長得越慢，就可以在直到末花期以前，把各種害蟲控制在一個不致明顯為害的程度上。
當制種田母本進入末花期(大部份植株90%以上的花已開完)就要及時撤掉蜜蜂，緊接著就連續噴藥2-3次，把害蟲治住。
(八)收穫種株有1/2的種莢變黃時，即可割下在田間就地3～5株一堆堆放，使其後熟，然後抓住晴朗天氣及時脫粒，在運輸、脫粒、晾曬、貯藏過程中要防止機械混雜。種子袋內處都要放標籤，標明組合名稱和採種年度。為防止父母本的混雜，應先撥收母本(雜交種子)父本是自交系，不可做生產用種。
四、雜交種F18801栽培技術要點(1)播種期瀋陽地區7月26-7月31日播種。
(2)行株距行距1.7-1.8尺，株距1.3-1.4尺。
其他栽培技術與普通大白菜栽培技術相同。
權利要求
一種大白菜細胞核基因互作雄性不育系選育、繁殖和制種的方法，其特徵在於由以下步驟實現1、從萬泉青邦大白菜生產田中選擇出自然不育株7501，經自然結實、姊妹交育成AB7501，其姊妹交後代育性呈1∶1分離，可育株自交後代育不分離，將AB7501不育株為母本，自交系75～11-1為父本雜交，其後代育性呈1∶1分離，育成乙型兩用系AB8102；2、先將AB7501做母本，75～11-1做父本雜交得到AB8102，另將AB7501做母本，7802-1-1-1做父本雜交得到7581，再將AB8102做母本，7581做父本雜交，雜交後代再自交，其後代育性呈3∶1分離，再進行姊妹交，其後代育性呈1∶1分離，相應父本自交，其後代育性呈3∶1分離，從而育成甲型兩用系AB158;3、用甲型兩用系AB158的不育株做母本，用乙型兩用系AB8102可育株做父本雜交，其後代全部為雄性不育株，從而育成大白菜細胞核基因互作雄性不育系88A;4、用不育系88A做母本，用自交系8410-1-2做父本，配製雜交種F18801;其繁殖制種的遺傳模式為
全文摘要
從大白菜「7501」自然群體中發現細胞核顯性雄性不育基因Rf及其顯性上位雄性可育基因Ms的互作遺傳規律。依據雄性不育兩用系中可育株自交是否發生育性分離將雄性不育兩用系區分為「甲型」和「乙型」，育成了大白菜細胞核基因互作雄性不育系88A及其雜交種「F
文檔編號A01H1/02GK1044380SQ8910042
公開日1990年8月8日 申請日期1989年1月27日 優先權日1989年1月27日
發明者張書芳, 宋兆華, 趙雪雲 申請人:瀋陽市農業科學研究所